某工厂10kV变配电系统设计14672.docx
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1、目录第1章绪绪 论1第2章 线路设计计32.1 配配电线路设设计32.1.11 高压配配电线路放放射式接线线32.1.22 高压配配电线路树树干式接线线52.1.33 高压配配电线路环环形接线72.2 短短路电流计计算82.3 配配电系统电电气设备的的选型92.3.11 电气设设备选择的的一般条件件92.3.2 配电电线路的元元器件选型型102.3.22.1 变变压器的选选择102.3.22.2 高高压断路器器112.3.2.3 高压压隔离开关关112.3.22.4 防防雷设备的的选择122.3.22.5 互互感器选择择142.3.33 工厂常用用架空线路路裸导线型型号及电缆缆的选择152.3
2、.33.1 裸裸导线型号号及选择152.3.33.2电力力电缆的型型号及选择择162.4 控控制线路设设计172.4.11 定子串串电阻降压压启动控制制线路172.4.22 星形-三角形降降压启动控控制线路182.4.33 控制线线路元器件件选型192.4.33.1 接接触器选择择192.4.33.2 时时间继电器器选择192.4.33.3 热热继电器选选择192.4.33.4 熔熔断器的选选择20第3章 功 率 补 偿213.1 功功率补偿的的意义及方方式213.2 功功率补偿接接线的设计计233.2.11 三角形形接线233.3.22 星形接接线233.3 功功率补偿原原理及控制制线路设计
3、计243.3.11 无功补补偿的基本本原理243.3.22 无功补补偿控制线线路243.4 功功率补偿的的计算25第4章 总线路设设计27结论288致致 谢29参 考 文文 献30第1章 绪 论工厂供电,即即指工厂所所需电能的的供应和分分配,亦称称工厂配电电。电能是现代代工业生产产的主要能能源和核心心动力。电能既易易于由其它它形式的能能量转换而而来,又易易于转换为为其它形式式的能量以以供应用;电能的输输送的分配配既简单经经济,又便便于控制、调调节和测量量,有利于于实现生产产过程自动动化。因此此,电能在在现代工业业生产及整整个国民经经济生活中中应用极为为广泛。在企业工厂厂里,电能能虽然是工工业生
4、产的的主要能源源和动力,但但是它在产产品成本中中所占的比比重一般很很小(除电电化工业外外)。电能能在工业生生产中的重重要性,并并不在于它它在产品成成本中或投投资总额中中所占的比比重多少,而而在于工业业生产实现现电气化以以后可以大大大增加产产量,提高高产品质量量,提高劳劳动生产率率,降低生生产成本,减减轻工人的的劳动强度度,改善工工人的劳动动条件,有有利于实现现生产过程程自动化。从从另一方面面来说,如如果工厂的的电能供应应突然中断断,则对工工业生产可可能造成严严重的后果果。 可见,做好好工厂供电电工作对于于发展工业业自动化生生产,实现现工业现代代化,具有有十分重要要的意义。由由于能源节节约是工厂
5、厂供电工作作的一个重重要方面,而而能源节约约对于国家家经济建设设具有十分分重要的战战略意义,因因此做好工工厂供电工工作,对于于节约能源源、支援国国家经济建建设,也具具有重大的的作用。变配电系统统是变电系系统和配电电系统的总总称。其中中变电系统统的主要作作用是通过过变压器对对一次侧电电压进行升升高或者降降低,再从从二次侧输输出。变电电系统的核核心元件是是各种变比比的变压器器,总之有有电压改变变的系统就就是变电系系统。至于于配电系统统可理解为为一个用电电系统中不不存在电压压的改变,就就是配电系系统,它的的核心元件件是各种电电流级别的的开关。工厂供配电电工作要很很好地为工工业生产服服务,切实实保证工
6、厂厂生产和生生活用电的的需要,并并确实做好好节能环保保工作,就就必须达到到以下基本本要求:1. 安全全 应符合合有关国家家标准和技技术规范的的要求,能能充分保障障人身和设设备的安全全。2可靠 应满足足电力负荷荷,特别是是其中一二二级负荷对对供电可靠靠性的要求求。3. 灵活活 应能能适应各种种必要的运运行方式,便便于切换操操作和检修修,且适应应负荷的发发展。4. 经济济 在满满足上述要要求的前提提下,尽量量使主接线线简单,投投资少,运运行费用低低,并节约约电能和有有色金属消消耗量。此外,在供供电工作中,应应合理地处处理局部和和全局、当当前和长远远等关系,既既要照顾局局部的当前前的利益,又又要有全
7、局局观点,能能顾全大局局,适应社社会的发展展。为了保保证工厂供供电的正常常运转,就就必须要有有一套完整整的保护,监监视和测量量装置。目目前多以采采用自动装装置,将计计算机应用用到工厂配配电控制系系统中去。工厂供电设设计的一般般原则:按照国家标标准GB5500522-95 供配电电系统设计计规范GB500053-94 110kV及以下下设计规范范GB500054-95 低低压配电设设计规范等等的规定,进进行工厂供供电设计必必须遵循以以下原则:1. 遵守守规程执行政策策必须遵守国国家的有关关规定及标标准,执行行国家的有有关方针政政策,包括括节约能源源,节约有有色金属等等技术经济济政策。2. 安全全
8、可靠先进合理理应做到保障障人身和设设备的安全全,供电可可靠,电能能质量合格格,技术先先进和经济济合理,采采用效率高高、能耗低低和性能先先进的电气气产品。3. 近期期为主考虑发展展应根据工作作特点规模和发发展规划,正正确处理近近期建设与与远期发展展的关系,做做到远近结结合,适当当考虑扩建建的可能性性。4. 全局局出发统筹兼顾顾按负荷性质质用电容量量工程特点点和地区供供电条件等等,合理确确定设计方方案。工厂厂供电设计计是整个工工厂设计中中的重要组组成部分。工工厂供电设设计的质量量直接影响响到工厂的的生产及发发展。作为为从事工厂厂供电工作作的人员,有有必要了解解和掌握工工厂供电设设计的有关关知识,以
9、以便适应设设计工作的的需要。第2章 线路设计计2.1 配配电线路设设计供配电线路路按电压等等级的不同同可分为高高压线路(1kV以以上)和低低压线路(1kV以以下)。本本设计为某某工厂变配配电系统的的设计,电电压等级为为10kV,则为高压压线路。而而高压配电电线路有放放射式,树树干式,环环形三种接接线方式。2.1.11 高压配电线线路放射式式接线(一) 单单回路放射射式接线图2-1单单回路放射射式接线,这种接线线方式的优优点:接线线清晰,操操作维护方方便,各供供电线路互互不影响,供供电可靠性性较高,便便于装设自自动装置,保保护装置也也较简单,但但高压开关关设备数量量多,投资资大,而且且当某一线线
10、路发生故故障或检修修时,该线线路供电的的全部负荷荷都要停电电。因此,单单回路放射射式接线只只能用于二二,三级负负荷或容量量较大以及及较重要的的专用设备备。图2-1 单回路路放射式接接线(二)公共共备用干线线的放射式式接线对二级负荷荷供电时,为为提高供电电的可靠性性,可根据据增加公共共备用线路路,图2-2公共备备用干线的的放射式接接线。该接接线方式的的供电可靠靠性得到了了提高,单单开关设备备的数量和和导线材料料的消耗量量也有所增增加。如果果备用干线线采用独立立电源供电电且分支较较少,则可可采用一级级负荷。图2-2 公共备备用干线的的放射式接接线(三) 双双回路放射射式接线图2-3采采用双回路路放
11、射式接接线,然后后经分段母母线用双回回路对用户户进行交叉叉供电。其其供电可靠靠性高,可可供电给一一,二级的的重要负荷荷,但投资资相对较大大。图2-3 采用双双回路放射射式接线(四) 采采用低压联联络线作备备用干线的的放射式接接线图2-4所所示为采用用低压联络络线作备用用干线的放放射式接线线。该接线线方式比较较经济,灵灵活,除了了可提高供供电可靠性性以外,还还可实现变变压器的经经济运行。低压侧采用单母线分段接线形式,可以在故障时实现不间断供电,保证负荷正常运行,供电可靠性较高。低压侧也可采用双母线分段接线形式。图2-4 低压联联络线作备备用干线的的放射式接接线2.1.22 高压配电线线路树干式式
12、接线高压树干式式接线是指指变配电所所高压母线线上引出的的每路高压压配电干线线上沿线均均连接了数数个负荷点点的连接方方式。(一) 单单回路树干干式接线图2-5为为单回路树树干式接线线。该接线线方式较之之单回路放放射式接线线,变配电电所的出线线数量大大大减少,高高压开关柜柜的数量也也相应减少少,同时可可节约有色色金属的消消耗量。但但因多个用用户采用干干线供电,各各用户之间间互相影响响,故当某某条干线发发生故障或或需要检修修时,将引引起干线上上的全部用用户停电,所所以这种接接线方式供供电可靠性性差,且不不容易实现现自动化控控制。单回回路树干式式接线一般般用于对三三级负荷配配电,而且且干线上连连接的变
13、压压器不得超超过5台,总总容量不应应大于23300kVVA。图2-5 单回路路树干式接接线(二) 单单侧供电的的双回路树树干式接线线为了提高供供电可靠性性,可采用用如图2-6所示的的单侧供电电的双回路路树干式接接线方式。该该接线方式式可供电给给二,三级级负荷,但但投资也相相应地有所所增加。图2-6 单侧供供电的双回回路树干式式接线(三) 两两端供电的的单回路树树干式接线线图2-7为为两端供电电的单回路路树干式接接线。若一一侧干线发发生故障,则则可采用另另一侧干线线供电,因因此供电可可靠性也较较高,与单单侧供电的的双回路树树干式接线线相当。当当正常运行行时,由一一侧供电或或在线路的的负荷分界界处
14、断开,当当发生故障障时要手动动切换,但但寻查故障障时也需中中断供电。所所以,两端端供电的单单回路树干干式接线只只可用于对对二,三级级负荷供电电。图2-7 两端供供电的单回回路树干式式接线(四) 两两端供电的的双回路树树干式接线线图2-8是是两端供电电的双回路路树干式接接线。这种种接线方式式比单侧供供电的双回回路树干式式接线的供供电可靠性性有所提高高,主要用用于对二级级负荷供电电,当供电电电源足够够可靠时,亦亦可用于一一级负荷。这这种接线方方式的投资资不比单侧侧供电的双双回路树干干式接线增增加很多,关关键是要有有双电源供供电的条件件。图2-8两两端供电的的双回路树树干式接线线2.1.33 高压配
15、电线线路环形接接线高压环形接接线实际上上是两端供供电的树干干式接线,如如图2-99所示,两两路树干式式接线连接接起来就构构成了环形形接线。图2-9 高压环环形接线这种接线方方式运行灵灵活,供电电可靠性高高。线路检检修时可切切换电源,故故障时可切切除故障线线段,从而而缩短了停停电时间。高高压环形接接线可供电电给二,三三级负荷,且且在现代化化城市电网网中应用较较广泛。经过以上的的比较和分分析,高压压变配电系统统的接线往往往是几种种接线方式式的组合,究究竟采用什什么接线方方式,应根根据具体情情况对应供电可靠靠性的要求求,通过技技术,经济济综合比较较后才能确确定。一般般来说,高高压配电系系统应优先先考
16、虑采用用放射式,对对于供电可可靠性要求求不高的辅辅助生产区区和生活住住宅区,可可考虑采用用树干式或或环形配电电式。通过分析比比较,某工工厂10kkV的变配电电系统,最最终采用低低压联络线线作备用干干线的放射射式接线方方式,如图2-4所示示。2.2 短短路电流计计算短路电流计计算的目的的是为了正正确选择和和校验电气气设备,以以及进行继继电保护装装置的整定定计算。进进行短路电电流计算,首首先要绘制制计算电路路图。在计计算电路图图上,将短短路计算所所考虑的各各元件的额额定参数都都表示出来来,并将各各元件依次次编号,然然后确定短短路计算点点。短路计计算点要选选择得使需需要进行短短路校验的的电气元件件有
17、最大可可能的短路路电流通过过。接着,按所所选择的短短路计算点点绘出等效效电路图,并并计算电路路中各主要要元件的阻阻抗。在等等效电路图图上,只需需将被计算算的短路电电流所流经经的一些主主要元件表表示出来,并并标明其序序号和阻抗抗值,然后后将等效电电路化简。对对于工厂供供电系统来来说,由于于将电力系系统当作无无限大容量量电源,而而且短路电电路也比较较简单,因因此一般只只需采用阻阻抗串、并并联的方法法即可将电电路化简,求求出其等效效总阻抗。最最后计算短短路电流和和短路容量量。 为了选择高高压电气设设备,整定定继电保护,需需计算总降降压变电所所的35kkV侧、110kV母线以以及厂区高高压配电线线路末
18、端(即车间变变电所100kV母线线)的短路路电流,分分别为k-1、k-2和k-3点。但但因工厂厂厂区不大,总总降压变电电所到最远远车间的距距离不过数数百米,因此总总降压变电电所10kkV母线(k-2点点)与厂区区高压配电电线路末端端处(k-3点)的短路电电流值差别别极小,所所以只计算算主变压器器高、低压压侧k-11和k-22两点短路路电流。短路电流按按系统正常常运行方式式计算,其其计算电路路图如附图图2-10所示短路电流计计算的方法法,常用的的有欧姆法法(有称有名名单位制法法)和标幺制制法(又称相对对单位制法法)。图2-100 等值值电路现在用标幺幺值法进行行计算。由题意知:由题意知知:SN=
19、4000kVA UN=4000V2.3 配配电系统电电气设备的的选型2.3.11 电气设设备选择的的一般条件件尽管电力系系统中各种种电气设备备的作用和和工作条件件并不一样样,具体选选择方法也也不完全相相同,但对对它们的基基本要求却却是一致的的。电气设设备要能可可靠的工作作,必须按按正常工作作条件进行行选择,并并按短路状状态来校验验动稳定和和热稳定。(一)按正正常工作条条件选择电电气设备1.额定电电压电气设备所所在电网的的运行电压压因调压或或负荷的变变化,有时时会高于电电网的额定定电压,故故所需电气气设备允许许的最高工工作电压不不得低于所所接电网的的最高运行行电压,通通常,规定定一般电气气设备允
20、许许的最高工工作电压为为设备额定定电压的11.11.155倍,而电电网运行电电压的波动动范围,一一般不超过过电网额定定电压的11.15倍倍。因此,在在选择电气气设备时,一一般可按照照电气设备备的额定电电压UN不低于装装置地点电电网额定电电压USN的条件件选择,即即UNUSSN (2-1)2.额定电电流电气设备的的额定电流流IN是指在额额定环境温温度0 下,电气气设备的长长期允许电电流。INN不小于该该回路在各各种合理运运行方式下下的最大持持续工作电电流Imax,即即INImmax (22-2)3.环境条条件对设备备选择的影影响当电气设备备安装地点点的环境(尤其注意意小环境)条件如温温度、风速速
21、、污秽等等级、海拔拔高度、地地震烈度和和覆冰厚度度等条件超超过一般电电气设备使使用条件时时,应采取取措施。一般当海拔拔在1000035000m范围内内,若海拔拔比厂家规规定值每升升高1000m,则电电气设备允允许最高工工作电压要要下降1%。当最高高工作电压压不能满足足要求时,应应采用高原原型电气设设备,或采采用外绝缘缘高一电压压等级的产产品。对于于110kkV及以下下电气设备备,由于外外绝缘裕度度较大,可可在海拔22000mm以下使用用。我国生产的的电气设备备一般使用用的额定环环境温度0 =40oC,若周围围环境温度度高于400 oC但不大于于60 oC时,其允允许电流一一般可按每每增高1 o
22、C,额定电电流减少11.8%进进行修正;当环境温温度低于+40 oC时,环境境温度每降降低1 oC,额定电电流可增加加0.5%,但其最最大电流不不得超过额额定电流的的20%。(二)按短短路状态校校验1.短路热热稳定校验验短路电流通通过电气设设备时,电电气设备各各部件温度度(或发热热效应)应应不超过允允许值。满满足热稳定定的条件为为 (2-33)式中:Qkk短路电流流产生的热热效应; It、t分别为电电气设备允允许通过的的热稳定电电流和时间间。2.动稳定定校验动稳定是电电气设备承承受短路电电流和机械械效应的能能力,亦称称动稳定。满满足动稳定定的条件为为ies ish 或或 IesIsh (2-4
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